(57)【要約】【課題】２次元アナログ信号Ｖｘ，Ｖｙからその角度成分θを検出する角度検出ＡＤ変換において、角度検出ＡＤ変換回路に入力される信号が有するオフセット又はゲインミスマッチに起因して発生する角度検出ＡＤ変換回路の精度劣化を低減する、安価で高精度な角度検出ＡＤ変換器及び角度検出ＡＤ変換方法を提供する。【解決手段】本発明の角度検出ＡＤ変換器は、被測定磁場の方向を少なくとも２個の磁気センサにより基準位置からの角度として検出する角度検出ＡＤ変換器において、直交系の２次元平面上の２軸であるＸ軸およびＹ軸に沿って配設され、前記被測定磁場を検出する２つの磁気センサの出力信号をそれぞれＸ成分とＹ成分とする出力信号値を直交変換する座標系変換部と、前記出力信号値から算出した角度と、前記座標系変換部で直交変換された変換信号値から算出した角度とから、前記被測定磁場の角度を算出する角度算出部とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2010190872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定磁場の方向を少なくとも２個の磁気センサにより基準位置からの角度として検出する角度検出ＡＤ変換器において、直交系の２次元平面上の２軸であるＸ軸およびＹ軸に沿って配設され、前記被測定磁場を検出する２つの磁気センサの出力信号をそれぞれＸ成分とＹ成分とする出力信号値を直交変換する座標系変換部と、前記出力信号値から算出した角度と、前記座標系変換部で直交変換された変換信号値から算出した角度とから、前記被測定磁場の角度を算出する角度算出部と
を備えたことを特徴とする角度検出ＡＤ変換器。
【請求項２】
前記座標系変換部が、前記出力信号値を９０度の整数倍の角度だけ回転させることを特徴とする請求項１に記載の角度検出ＡＤ変換器。
【請求項３】
さらに、前記座標系変換部から出力される前記出力信号値の前記Ｘ成分と前記Ｙ成分を増幅する信号増幅部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の角度検出ＡＤ変換器。
【請求項４】
被測定磁場の方向を少なくとも２個の磁気センサにより基準位置からの角度として検出する角度検出ＡＤ変換方法において、直交系の２次元平面上の２軸であるＸ軸およびＹ軸に沿って配設され、前記被測定磁場を検出する２つの磁気センサの出力信号をそれぞれＸ成分とＹ成分とする出力信号値を直交変換するステップと、前記出力信号値から算出した角度と、前記座標系変換部で直交変換された変換信号値から算出した角度とから、前記被測定磁場の角度を算出するステップと
を含むことを特徴とする角度検出ＡＤ変換方法。
【請求項５】
出力信号値を直交変換するステップは、前記出力信号値を９０度の整数倍の角度だけ回転させるステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の角度検出ＡＤ変換方法。
【請求項６】
さらに、出力信号値を直交変換するステップは、出力される前記出力信号値の前記Ｘ成分と前記Ｙ成分を増幅するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の角度検出ＡＤ変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度検出ＡＤ変換器及び角度検出ＡＤ変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元アナログ信号からＡＤ変換を利用して回転体の角度を求める回転角度センサの普及が進んでいる。
【０００３】
例えば、回転体の回転角度位置を非接触で検出することができる非接触回転角度センサ等があり、摺動抵抗等を利用した接触式の回転角度センサと比較して高い耐久性、信頼性が得られるため、近年普及が進んでいる。
【０００４】
こうした非接触回転角度センサは、ホール素子、磁気抵抗素子といった磁気センサを利用したものが多い。
【０００５】
図１２は、磁気センサと検出対象である回転体との配置１２００を説明する図である。
図１２において、プリント基板上にＸ軸磁気センサとＹ軸磁気センサが、互いに９０度の向きとなるように配置されている。そして、このプリント基板上の対向する位置に、回転体に固定された磁石が配置されている。また、プリント基板平面上に、回転体の中心軸の位置からＸ軸磁気センサの方向にＸ軸、Ｙ軸磁気センサの方向にＹ軸をとるＸＹ座標系が形成されている。そして、回転体の回転とともに、回転する磁石が回転磁場を生成する。図１２において、ある時点における回転磁場の方向を示す磁場ベクトルがＸＹ座標系上に描かれ、Ｘ軸となす角がθ（単位：°）として描かれている。回転体が回転すると共に、この角度θが変化する。回転角センサはこの角度θを算出し出力する。
【０００６】
そして、回転磁場によって、Ｘ軸磁気センサからＸ成分として余弦波（または正弦波）が、Ｙ軸磁気センサからＹ成分として正弦波（または余弦波）が発生し、こうした磁気センサから出力される信号は、信号振幅をＶとして、それぞれ信号Ｖhx（＝Ｖｃｏｓ（θ））、Ｖhy（＝Ｖｓｉｎ（θ））として出力される。すなわち、
（Vhx,Vhy）＝（Ｖcos（θ）,Ｖsin（θ））
と２次元信号として表すことができる。
この２次元信号Ｖhx，Ｖhyから、その角度成分θを直接ＡＤ変換するための回路が特許文献１において提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１９１１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＡＤ変換の精度を達成するうえで、ＡＤ変換器に入力する２次元信号のオフセットや信号増幅率（ゲイン）が問題となる。  
図１３は、特許文献１に係る回転角センサ１３００の構成を示す図である。  
図１３において、回転角センサ１３００は、磁気センサ部１３１０、角度検出ＡＤ変換部１３２０からなる。磁気センサ部１３１０は、Ｘ軸磁気センサ１３１１、Ｙ軸磁気センサ１３１２からなり、角度検出ＡＤ変換部１３２０はＸ軸信号増幅部１３２１、Ｙ軸信号増幅部１３２２、角度算出部１３２３からなる。磁気センサ部１３１０から出力された２次元信号、Ｖhx，ＶhyはそれぞれＸＹ両軸信号増幅部１３２１，１３２２で増幅され角度算出部１３２３へと入力される。角度算出部１３２３に入力する２次元信号Ｖx，Ｖyは、
Vx = GxVcos(θ) + Vox'
Vy = GyVsin(θ) + Voy'
と表される。ここで、Ｇx、ＧyはそれぞれＸ軸信号増幅部１３２１、Ｙ軸信号増幅部１３２２のゲインを表し、Ｖox’，Ｖoy’はＸ軸、Ｙ軸の磁気センサオフセットと信号増幅部で発生するオフセットを含んでいる。
【０００９】
２次元信号Ｖx，Ｖyから求められる角度θansは、
θans＝atan(Vy /Vx)
である。２次元信号のそれぞれにオフセットがなく各軸のゲインが同じ（ゲインミスマッチがない）場合、すなわちＶox’＝Ｖoy’＝０、Ｇx＝Ｇyであるならば、
θans＝atan(tan(θ))＝θ
となって、回転体の角度が正しく算出される。しかしながら、Ｖox’≠０、Ｖoy’≠０、Ｇx≠Ｇyの場合、
θans＝atan((GyVsin(θ) + Voy')/( GxVcos(θ) + Vox'))
であって、回転体の角度θとは異なり、誤差を有することが分かる。
【００１０】
図１４は、Ｇx＝１．０５＊Ｇy、Ｖox’＝Ｖoy’＝０．０３×Ｖの時のＡＤ変換後の角度の誤差のシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションは１０ｂｉｔのＡＤ変換を条件とした。図１４において、横軸が回転体がＸ軸となす角度θ、縦軸がＡＤ変換後に求められた角度θansの理想的な算出角度からの角度誤差（度）である。算出された角度θansは±約３°も誤差を有することがわかる。従って、これらのオフセット、ゲインミスマッチによる角度誤差を低減することは、高精度な角度検出ＡＤ変換器を製造する場合に必須であった。
【００１１】
しかしながら、特許文献１では、入力信号のオフセットをＡＤ変換の前に除去することは言及されているものの、その具体的な除去の方法は全く記述されておらず、また信号増幅部の有するゲインミスマッチの影響については何ら言及がない。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記の課題を解決して、２次元アナログ信号Ｖｘ，Ｖｙからその角度成分θを検出する角度検出ＡＤ変換において、角度検出ＡＤ変換回路に入力される信号が有するオフセット又はゲインミスマッチに起因して発生する角度検出ＡＤ変換回路の精度劣化を低減する、安価で高精度な角度検出ＡＤ変換器及び角度検出ＡＤ変換方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の角度検出ＡＤ変換器は、被測定磁場の方向を少なくとも２個の磁気センサにより基準位置からの角度として検出する角度検出ＡＤ変換器において、直交系の２次元平面上の２軸であるＸ軸およびＹ軸に沿って配設され、上記被測定磁場を検出する２つの磁気センサの出力信号をそれぞれＸ成分とＹ成分とする出力信号値を直交変換する座標系変換部と、上記出力信号値から算出した角度と、上記座標系変換部で直交変換された変換信号値から算出した角度とから、上記被測定磁場の角度を算出する角度算出部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、上記座標系変換部が、上記出力信号値を９０度の整数倍の角度だけ回転させることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、さらに、上記座標系変換部から出力される上記出力信号値の上記Ｘ成分と上記Ｙ成分を増幅する信号増幅部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、被測定磁場の方向を少なくとも２個の磁気センサにより基準位置からの角度として検出する角度検出ＡＤ変換方法において、直交系の２次元平面上の２軸であるＸ軸およびＹ軸に沿って配設され、上記被測定磁場を検出する２つの磁気センサの出力信号をそれぞれＸ成分とＹ成分とする出力信号値を直交変換するステップと、上記出力信号値から算出した角度と、上記座標系変換部で直交変換された変換信号値から算出した角度とから、上記被測定磁場の角度を算出するステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、出力信号値を直交変換するステップは、上記出力信号値を９０度の整数倍の角度だけ回転させるステップを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、さらに、出力信号値を直交変換するステップは、出力される上記出力信号値の上記Ｘ成分と上記Ｙ成分を増幅するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、２次元アナログ信号Ｖｘ，Ｖｙからその角度成分θを検出する角度検出ＡＤ変換において、角度検出ＡＤ変換回路に入力される信号が有するオフセット又はゲインミスマッチに起因して発生する角度検出ＡＤ変換回路の精度劣化を低減する、安価で高精度な角度検出ＡＤ変換器及び角度検出ＡＤ変換方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る角度検出ＡＤ変換器を利用した回転角度センサの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の事例１における磁気センサ部と座標系変換部の構成をより詳しく説明する図である。
【図３】本発明のＸＹ両軸磁気センサによって検出された回転信号ベクトルとオフセットベクトルと磁気センサ信号ベクトルのＸＹ座標系との関係を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態の事例１に係る角度検出ＡＤ変換器において、ＸＹ両軸磁気センサのオフセットが回転信号ベクトルの絶対Ｖの３％と仮定したときの、本発明を利用しない場合と本発明を利用した場合の角度誤差を、回転磁場のＸ軸となす角度が０〜３６０°範囲で計算したシミュレーション結果を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の事例１に係る角度検出ＡＤ変換の方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態の事例２に係る磁気センサ部と座標系変換部の構成を詳しく説明する図である。
【図７】Ｇx＝Ｇyの理想的な場合に増幅された回転信号ベクトルＲ、Ｇx＞Ｇyの場合に信号増幅部で増幅された回転信号ベクトルＲ’と座標系との関係を例として説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態の事例２に係る角度検出ＡＤ変換器において、ＸＹ両軸信号増幅部ゲインミスマッチを有し、Ｘ軸信号増幅部のゲインがＹ軸信号増幅部のゲインよりも５％大きいと仮定したときの、本発明を利用しない場合と本発明を利用した場合の角度誤差を、回転磁場のＸ軸となす角度が０〜３６０°の範囲で計算したシミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の事例３に係る座標系変換部の構成をより詳しく説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態に事例３にかかる角度検出ＡＤ変換器において、ＸＹ両軸磁気センサがオフセットを有し、かつＸＹ両軸信号増幅部ゲインミスマッチを有したと仮定したときの本発明を利用しない場合と本発明を利用した場合の角度誤差を、回転磁場のＸ軸となす角度が０〜３６０°の範囲で計算したシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態の事例３にかかる角度検出ＡＤ変換の方法を示すフローチャートである。
【図１２】磁気センサと検出対象である回転体との配置を説明する図である。
【図１３】特許文献１に係る回転角センサの構成を示す図である。
【図１４】Ｇx＝１．０５＊Ｇy、Ｖox’＝Ｖoy’＝０．０３×Ｖの時のＡＤ変換後の角度の誤差のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
以下では本発明の実施の形態を、磁気センサとして、ホール素子を利用した非接触回転角度センサとして利用した例について述べる。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態に係る角度検出ＡＤ変換器を利用した回転角度センサ１００の構成を示すブロック図である。  
図１において、回転角度センサ１００は、磁気センサ部１１０、角度検出ＡＤ変換部１２０からなる。磁気センサ部１１０は、Ｘ軸磁気センサ１１１と、Ｙ軸磁気センサ１１２とからなる。角度検出ＡＤ変換部１２０は、座標系変換部１２１、Ｘ軸信号増幅部１２２、Ｙ軸信号増幅部１２３、角度算出部１２４とからなる。
【００２４】
本発明は、図１３の従来技術の構成と座標系変換部１２１を備えていることが異なっている。この座標系変換部１２１を備えたことで、後述する方法を使用して、磁気センサオフセットと信号増幅部１２２、１２３で発生するオフセットの影響による角度誤差を低減するだけでなく、ゲインミスマッチの影響による角度誤差を低減することができる。つまり、オフセット及びゲインミスマッチ双方の影響による角度誤差を低減することができるのであるが、説明を分かりやすくするため以下の３つの事例に分けて説明する。３つの事例はそれぞれ効果を説明するもので、（事例１）オフセットの影響を低減する、（事例２）ゲインミスマッチの影響を低減する、（事例３）オフセット及びゲインミスマッチの影響を低減する、という効果を説明する事例となっている。なお、以下において上述の座標系変換部１２１によって直交変換が行われる。ここでいう直交変換とは、ある直交座標系から見たベクトルを別の直交座標系から見たベクトルに変換することである。また、（事例１）では１８０度、（事例２）では９０度（又は−９０度）、（事例３）では９０度（又は−９０度）及び１８０度の変換を行っている。
【００２５】
（事例１）オフセットの影響を低減する効果
はじめに図１の構成の具体的な説明を行う。
【００２６】
磁気センサ部１１０は、２つの磁気センサ、Ｘ軸磁気センサ１１１とＹ軸磁気センサ１１２とを有している。磁気センサから出力される信号は、信号振幅をＶとして、それぞれ信号Ｖhx（＝Ｖｃｏｓ（θ））、Ｖhy（＝Ｖｓｉｎ（θ））として出力される。すなわち、
（Vhx,Vhy）＝（Ｖcos（θ）,Ｖsin（θ））
と２次元信号として表すことができる。この出力信号で形成する２次元のベクトルは、回転磁場の成す磁場ベクトルの回転位置（角度）の情報を有しているので、２次元回転信号ベクトルである。
【００２７】
また、各磁気センサは、それぞれオフセットＶox、Ｖoyを出力する。つまり、各磁気センサによって出力される信号は、回転磁場の成すベクトルを検出した回転信号ベクトルに、各磁気センサの有するオフセットを含んだ信号となる。Ｘ軸、Ｙ軸磁気センサ１１１，１１２の出力は、
Vx＝Vhx＋Vox
Vy＝Vhy＋Voy
と表される。この信号で形成される磁気センサ信号ベクトルは、回転信号ベクトルに、オフセットのＸ成分、Ｙ成分でなすオフセットベクトルが加算されたものである。
【００２８】
そして、この磁気センサ信号ベクトルが座標系変換部１２１へ出力される。  
座標系変換部１２１は、後述の方法を用いて、磁気センサによって出力された回転信号ベクトルに対して座標系が直交変換されるように、回転信号ベクトルの成分の符号を変更するように配線され、回転信号ベクトルの座標系変換前の磁気センサ信号ベクトルと座標系変換後の磁気センサ信号ベクトルのＸ成分、Ｙ成分をそれぞれＸ軸信号増幅部１２２、Ｙ軸信号増幅部１２３へ出力する。Ｘ軸信号増幅部１２２、Ｙ軸信号増幅部１２３は、それぞれ座標系変換部１２１からの磁気センサ信号ベクトルのＸ成分、Ｙ成分を増幅（回転信号ベクトル及びオフセットベクトルを増幅）し、角度算出部１２４へと出力する。このとき、信号増幅部が有するオフセットも磁気センサ信号ベクトルに加わる。角度算出部１２４は、各信号増幅部で増幅された磁気センサ信号ベクトルのＸ成分信号とＹ成分信号とから、ＡＤ変換された角度を算出する。算出の方法は、例えば特許文献１に記載の方法のように、磁気センサ信号ベクトルの回転演算を行い、回転後の信号のＹ成分と０とを比較することによって磁気センサ信号ベクトルがＸＹ座標系となす角度をＡＤ変換して算出しても良い。また、もっと一般的に、Ｘ成分信号とＹ成分信号をそれぞれＡＤ変換した信号の逆正接関数を取ることで算出しても良い。ここで角度算出は、回転信号ベクトルの座標系変換前と座標系変換後の磁気センサ信号ベクトルに対してそれぞれ行われ、算出された角度θ1とθ2から補正された角度θcompを最終的に出力する。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態の事例１における磁気センサ部１１０と座標系変換部１２１の構成をより詳しく説明する図である。図ではＸＹ両軸磁気センサ１１１，１１２と座標系変換部１２１とＸＹ両軸信号増幅部１２２，１２３が描かれている。出力先の各軸の信号増幅部は＋端子と−端子を有し差動増幅器の機能を有している。
【００３０】
図２において、ＸＹ両軸磁気センサ（ホール素子）１１１，１１２は、それぞれ端子Ｔｘ＿１、Ｔｘ＿２、Ｔｘ＿３、Ｔｘ＿４、Ｔｙ＿１、Ｔｙ＿２、Ｔｙ＿３、Ｔｙ＿４を有している。これら端子は、素子に対し互いに直交する位置にある。図においてＸＹ両軸の信号増幅部１２２，１２３は、＋端子と−端子を有し、Ｘ軸信号増幅部１２２の＋端子と−端子は座標系変換部１２１の出力端子Ｑｐｘ、Ｑｍｘと、Ｙ軸信号増幅部１２３の＋端子と−端子は出力端子Ｑｐｙ、Ｑｍｙと繋がっている。座標系変換部１２１は、Ｑｐｘ、Ｑｍｘ、Ｑｐｙ、Ｑｍｙ端子のほかに、Ｘ軸の磁気センサ１１１の端子Ｔｘ＿１〜Ｔｘ＿４と繋がっている入力端子Ｐｘ＿１、Ｐｘ＿２、Ｐｘ＿３、Ｐｘ＿４と、Ｙ軸の磁気センサ１１２の端子Ｔｙ＿１〜Ｔｙ＿４と繋がっている入力端子Ｐｙ＿１、Ｐｙ＿２、Ｐｙ＿３、Ｐｙ＿４と、ＶＤＤ、ＧＮＤを有している。ＶＤＤは電源、ＧＮＤはグラウンドである。また、座標系変換部１２１は、合計１６個のスイッチを有しており、スイッチは時間Φ１においてＰｘ＿１、Ｐｘ＿２、Ｐｘ＿３、Ｐｘ＿４、Ｐｙ＿１、Ｐｙ＿２、Ｐｙ＿３、Ｐｙ＿４をそれぞれＶＤＤ、Ｑｐｘ、ＧＮＤ、Ｑｍｘに、ＶＤＤ、Ｑｐｙ、ＧＮＤ、Ｑｍｙに接続するスイッチと、時間Φ２においてＰｘ＿１、Ｐｘ＿２、Ｐｘ＿３、Ｐｘ＿４、Ｐｙ＿１、Ｐｙ＿２、Ｐｙ＿３、Ｐｙ＿４をそれぞれＱｍｘ、ＧＮＤ、Ｑｐｘ、ＶＤＤ、Ｑｍｙ、ＧＮＤ、Ｑｐｙ、ＶＤＤに接続するスイッチからなる。各スイッチ上のΦ１、Φ２がＯＮする時間を表している。Ｑｐｘ端子、Ｑｍｘ端子にはそれぞれ磁気センサからＶpxとＶmxが出力され、磁気センサからの信号Ｖxは、ＶpxとＶmxの差分として表される。すなわち、
Vx＝Vpx−Vmx
である。同様に、Ｑｐｙ端子、Ｑｍｙ端子にはそれぞれ磁気センサからＶpyとＶmyが出力され、磁気センサからの信号Ｖyは、
Vy＝Vpy−Vmy
このように座標系変換部１２１において、ＸＹ両軸磁気センサ１１１，１１２の端子の接続を変更すると、各軸磁気センサの出力信号Ｖx，Ｖyはホール素子の性質から、Φ１において
Vx＝Vhx＋Vox
Vy＝Vhy＋Voy
となり、Φ２における端子変更により、磁気による信号成分のみ符号が反転され、
Vx＝−Vhx＋Vox
Vy＝−Vhy＋Voy
となる。
【００３１】
座標系変換部１２１から出力された磁気センサ信号ベクトルはＸＹ両軸信号増幅部１２２，１２３において増幅される。ここで、信号増幅部１２２，１２３で発生しているオフセットがさらに磁気センサ信号ベクトルのオフセットベクトルに加わる。加算されるオフセットの符号は常に一定であるので、Φ１において、
Vx＝Gx Vhx＋Vox’
Vy＝Gy Vhy＋Voy’
となり、Φ２において
Vx＝−Gx Vhx＋Vox’
Vy＝−Gy Vhy＋Voy’
と表すことができる。ここで、Ｖox’、Ｖoy’は磁気センサのオフセットと信号増幅部で発生したオフセットの影響を含んだものである。Ｇx、Ｇyは、それぞれＸＹ両軸信号増幅部１２２，１２３のゲインであり、この事例１においてはＧx＝Ｇyである。
【００３２】
図３（ａ），（ｂ）は、ＸＹ両軸磁気センサ１１１，１１２によって検出された回転信号ベクトルとオフセットベクトルと磁気センサ信号ベクトルのＸＹ座標系との関係を説明する図である。
【００３３】
時間Φ１における磁気センサ信号ベクトル、回転信号ベクトルとオフセットベクトルのＸＹ座標系の関係を図３（ａ）に、時間Φ２におけるＸＹ座標系との関係を図４（ｂ）に表している。
【００３４】
図３（ａ）において、回転信号ベクトルはＸ軸と角度θをなしており、オフセットベクトルはＸ軸と角度αをなしている。それらが加算された磁気センサ信号ベクトルのなす角θ1は、θとオフセットベクトルによる角度誤差δθが加わっている。
【００３５】
時間Φ２において、回転信号ベクトルは座標系変換部１２１によって、Ｘ成分、Ｙ成分ともに符号が反転するので、図３（ｂ）に示すように回転信号ベクトルから見ればΦ１に比べて座標系が１８０度回転した状態に変換されたことになる。そして、Ｘ軸となす角度はθ＋１８０°となる。しかしながら、オフセットベクトルの符号は変更されていないので、変換後の座標系においては変換前の座標系での回転信号ベクトルに対しての角度誤差δθの符号が異なって作用していることになる。
【００３６】
角度算出部１２４において、例えば特許文献１に記載の方法にように、予め用意された三角関数のデータからＸＹ座標系に対して時計周りにベクトルを回転させ、回転後の信号のＹ成分と０とを比較して、必要な回転角度量から磁気センサ信号ベクトルがＸ軸となす角度θを算出する。その場合、Φ１において角度を算出する場合、角度θ1回転後のベクトルを（Ｖｘ’，Ｖｙ’）とすると、
【００３７】
【数１】
2010190872.tif 000003
【００３８】
となり、Ｖｙ’＝０から、
【００３９】
【数２】
2010190872.tif 000004
【００４０】
を満たすが、
【００４１】
【数３】
2010190872.tif 000005
【００４２】
と、θ≒θ1であることを考慮して、
【００４３】
【数４】
2010190872.tif 000006
【００４４】
とおいて、式を変形すると、
【００４５】
【数５】
2010190872.tif 000007
【００４６】
となる。Φ２において角度を算出する場合も同様に演算すると、算出角度θ2は、
【００４７】
【数６】
2010190872.tif 000008
【００４８】
となる。従って、Φ１における磁気センサ信号ベクトルから算出される角度θ1は
【００４９】
【数７】
2010190872.tif 000009
【００５０】
と表せ、Φ２における磁気センサ信号ベクトルから算出される角度θ2は
【００５１】
【数８】
2010190872.tif 000010
【００５２】
と、表すことができる。求めたい角度θは、補正された角度
【００５３】
【数９】
2010190872.tif 000011
【００５４】
としてオフセットによる影響を相殺して求めることができる（ここで、Ω1は角度誤差δθ以外に座標系変換によりθ1とθ2で１８０度分ずれる算出角度のずれを打ち消す補正項である）。算出された角度θ1とθ2は、それぞれレジスタに入力され、デジタル回路で所望のタイミングに補正された角度θcompを算出し出力する。尚、角度θcompを算出するために２回ＡＤ変換をしていることになるが、各時間で平均する移動平均値として出力すれば、最後の１回のＡＤ変換毎に出力できるので、出力の更新速度（スループット）は低下しない。
【００５５】
図４は、本発明の実施の形態の事例１にかかる角度検出ＡＤ変換器において、ＸＹ両軸磁気センサのオフセットが回転信号ベクトルの絶対値Ｖの３％と仮定したときの、本発明を利用しない場合と本発明を利用した場合の角度誤差を、回転磁場のＸ軸となす角度が０〜３６０°の範囲で計算したシミュレーション結果である。シミュレーションの条件として、１０ｂｉｔのＡＤ変換としてある。横軸を回転磁場がＸ軸となす角度θ、縦軸を理想的な算出角度との角度誤差としてある。本発明を利用しない場合のシミュレーション結果（図中の本発明なし）は、角度誤差±約２．６°であるが、本発明を利用した場合（図中の本発明あり）、±約０．３°となってオフセットによる影響を相殺していることが分かる。
【００５６】
図５は、本発明の実施の形態の事例１にかかる角度検出ＡＤ変換の方法を示すフローチャートである。  
まず、時間がΦ１かΦ２か決定する（ステップ５０２）。例えば、Φ１とΦ２を表すクロックを回路内で発生させる。時間がΦ１のとき、ステップ５０３に進み、時間がΦ２のとき、ステップ５０６へ進む。時間がΦ１のとき、座標系変換部１２１にてΦ１でＯＮとなるスイッチを動作させて回転信号ベクトルの座標系をΦ１の座標系へ変換する（ステップ５０３）。ＸＹ両軸の磁気センサを駆動し、磁気センサから磁気センサ信号ベクトルを出力する（ステップ５０４）。座標系変換部１２１を経て各軸信号増幅部１２２，１２３で増幅された磁気センサ信号ベクトルは角度算出部１２４へと入力され、角度算出部１２４にてＡＤ変換された角度θ1を算出する。その後、ステップ５０２へ戻るが、算出角度θ2が既に保持されていれば同時にステップ５０９を行う。尚、算出された角度θ1は次のΦ１での測定によって変更されるまでレジスタに保持される（ステップ５０５）。時間がΦ２のとき、座標系変換部１２１にてΦ２でＯＮとなるスイッチを動作させて回転信号ベクトルの座標系をΦ２の座標系へ変換する（ステップ５０６）。ＸＹ両軸の磁気センサ１１１，１１２を駆動し、磁気センサから磁気センサ信号ベクトルを出力する（ステップ５０７）。座標系変換部１２１を経て各軸信号増幅部１２２，１２３で増幅された磁気センサ信号ベクトルは角度算出部１２４へと入力され、角度算出部１２４にてＡＤ変換された角度θ2を算出する。その後、ステップ５０２へ戻るが、同時にステップ５０９を行う。尚、算出された角度θ2は次のΦ２での測定によって変更されるまでレジスタに保持される（ステップ５０８）。レジスタに保持されている算出角度θ1とθ2から式Ａによって、デジタル回路で補正角度θcompを算出し出力する（ステップ５０９）。尚、移動平均を行う場合には、ステップ５０５及びステップ５０８の後にステップ５０９を行う。
【００５７】
以上のように角度算出部１２４に入力される信号にオフセットがある場合、回転信号ベクトルを変換した座標系と変換しない座標系で扱った場合の角度算出結果からオフセットの影響を低減した角度を算出することができた。
【００５８】
（事例２）ゲインミスマッチの影響を低減する効果
以下においては説明の便宜上事例１と異なり、磁気センサの有するオフセット及び信号処理回路の有するオフセットはないものとする。また、事例１と重複する内容については説明を省略する。
【００５９】
本発明の実施の形態の事例２に係る角度検出ＡＤ変換器を利用した回転角度センサの構成は図１と同じである。但し、座標系変換部６０３、角度算出部６０６の機能が異なる。
【００６０】
本発明の実施の形態の事例２に係る座標系変換部６０３は、後述の方法を使用して、磁気センサによって出力された回転信号ベクトルに対して座標系が変換されるように、回転信号ベクトルの成分の符号の変更またはＸ成分とＹ成分を交換するように配線され、回転信号ベクトルの座標系変換前の磁気センサ信号ベクトルと座標系変換後の磁気センサ信号ベクトルのＸ成分、Ｙ成分をそれぞれＸ軸信号増幅部６０４、Ｙ軸信号増幅部６０５へ出力する。
【００６１】
回転磁場によって、ＸＹ両軸磁気センサ６０１，６０２から出力される信号は、それぞれ信号Ｖhx（＝Ｖｃｏｓ（θ））、Ｖhy（＝Ｖｓｉｎ（θ））として出力される。磁気センサ信号ベクトルのＸ成分、Ｙ成分は、
Vx＝Vhx
Vy＝Vhy
と表される。この事例２において、磁気センサ信号ベクトルは回転信号ベクトルと同じものである。
【００６２】
図６は、本発明の実施の形態の事例２に係る磁気センサ部と座標系変換部６０３の構成６００をより詳しく説明する図である。
【００６３】
図６において、ＸＹ両軸の磁気センサ６０１，６０２、座標系変換部６０３、ＸＹ両軸の信号増幅部６０４，６０５が描かれている。図においてＸＹ両軸の信号増幅部６０４，６０５は、＋端子と−端子を有し、Ｘ軸信号増幅部６０４の＋端子と−端子は座標系変換部６０３の出力端子Ｑｐｘ、Ｑｍｘと、Ｙ軸信号増幅部６０５の＋端子と−端子は出力端子Ｑｐｙ、Ｑｍｙと繋がっている。また、信号増幅部は差動増幅器の機能を有しているものとしてある。Ｘ軸の磁気センサ６０１は、端子Ｔｘ＿１、Ｔｘ＿２、Ｔｘ＿３、Ｔｘ＿４を、Ｙ軸の磁気センサ６０２は、端子Ｔｙ＿１、Ｔｙ＿２、Ｔｙ＿３、Ｔｙ＿４を有している。端子の配置は事例１と同様である。座標系変換部６０３は、Ｑｐｘ、Ｑｍｘ、Ｑｐｙ、Ｑｍｙ端子の他に、Ｘ軸の磁気センサ６０１の端子Ｔｘ＿１〜Ｔｘ＿４と繋がっている入力端子Ｐｘ＿１、Ｐｘ＿２、Ｐｘ＿３、Ｐｘ＿４と、Ｙ軸の磁気センサ６０２の端子Ｔｙ＿１〜Ｔｙ＿４と繋がっている入力端子Ｐｙ＿１、Ｐｙ＿２、Ｐｙ＿３、Ｐｙ＿４とを有している。このうち、Ｐｘ＿１、Ｐｙ＿１はＶＤＤ（電源）に、Ｐｘ＿３、Ｐｙ＿３はＧＮＤ（グラウンド）に接続されている。また、座標系変換部６０３は８つのスイッチを有しており、以下のように時間Φ１またはΦ２で各入力端子と出力端子間を接続するようＯＮする。時間Φ１において、Ｐｘ＿２をＱｐｘに、Ｐｘ＿４をＱｍｘに、Ｐｙ＿２をＱｐｙに、Ｐｙ＿４をＱｍｙに接続するスイッチと、時間Φ２においてＰｘ＿２をＱｍｙに、Ｐｘ＿４をＱｐｙに、Ｐｙ＿２をＱｐｘに、Ｐｙ＿４をＱｍｘに接続するスイッチとからなる。各スイッチ上のΦ１、Φ２がＯＮする時間を表している。ＸＹ両軸磁気センサ６０１，６０２共に、端子Ｔ１がＶＤＤ、端子Ｔ３がＧＮＤへと繋がっている。このように座標系変換部６０３を構成することで、Φ１において、端子ＱｐｘとＱｍｘにはＸ軸磁気センサ６０１から信号ＶｐｘとＶｍｘが、端子ＱｐｙとＱｍｙにはＹ軸磁気センサ６０２から信号ＶｐｙとＶｍｙが出力される。一方、Φ２においては、端子ＱｐｘとＱｍｘにはＹ軸磁気センサ６０２から信号ＶｐｙとＶｍｙが、端子ＱｐｙとＱｍｙにはＸ軸磁気センサ６０１からＶｍｘとＶｐｘが出力される。磁気センサ信号ベクトルの成分Ｖｘ，Ｖｙは端子の出力の差分で表され、Φ１において、
Vx＝Vpx−Vmx
Vy＝Vpy−Vmy
とおくと、Φ２におけるベクトル成分Ｖx’，Ｖy’は、
Vx'＝Vpy−Vmy = Vy
Vy'＝ Vmx−Vpx =−Vx
となる。そして、これらはＸＹ両軸信号増幅部６０４，６０５で増幅される。ＸＹ両軸信号増幅部６０４，６０５の増幅率はそれぞれ、Ｇx、Ｇyであり、Ｇx≠Ｇyである。すなわち、ゲインミスマッチが発生している。そして、Φ１における増幅後の信号Vx_a，Vy_aは
Vx_a＝GxVx  ・・・（式Ｇ１）
Vy_a＝GyVy  ・・・（式Ｇ２）
となり、Φ２における増幅後の信号Vx_a'， Vy_a'は、
Vx_a'＝GxVy  ・・・（式Ｇ'１）
Vy_a'＝−GyVx  ・・・（式Ｇ'２）
となる。このように座標系変換部６０３によって、磁気センサからの信号がΦ１においてはＸ軸磁気センサ６０１から、Φ２においてはＹ軸磁気センサ６０２からＸ軸信号増幅部６０４に入力する。Ｙ軸信号増幅部６０５には、Φ１ではＹ軸磁気センサ６０２から、Φ２ではＸ軸磁気センサ６０１からの信号の符号が反転されて入力される。そのため、Φ１とΦ２において事例１と同様に回転信号ベクトルの座標系変換がなされている。
【００６４】
図７（ａ），（ｂ）は、Ｇx＝Ｇyの理想的な場合に増幅された回転信号ベクトルＲ、Ｇｘ＞Ｇｙの場合に信号増幅部で増幅された回転信号ベクトルＲ’と座標系との関係を例として説明する図である。Ｒ’が座標系となす関係の時間Φ１における関係を図７（ａ）に、時間Φ２における関係を図７（ｂ）に表している。また、Ｒが描く円を点線で、Ｒ’が描く楕円を実線で示している。Ｒは、Ｘ軸と角度θをなして描かれている。
【００６５】
図７（ａ）において、Ｒ’はＧx＞ＧyのゲインミスマッチによってＲのベクトルのＸ成分だけが増大し、Ｘ軸と角度θよりも角度誤差−δθ分小さい角度θ1をなしている。
【００６６】
図７（ｂ）において、回転信号ベクトルは座標系変換部６０３によって、式Ｇ１、Ｇ２から式Ｇ’１、Ｇ’２のように変更されるので、Ｒから見ればΦ１に比べて座標系が９０度回転した状態に変換されたことになる。そして、Ｘ軸となす角度はθ−９０°となる。変換後の座標系においてＲ’は、Ｇx＞ＧyのゲインミスマッチによってベクトルのＸ成分が増大し、角度誤差δθ分大きい角度θ2をなしている。よって、Φ１とΦ２における角度θ1とθ2の角度誤差δθの符号が異なるので、これらを相殺してやることで、ゲインミスマッチによる角度誤差を低減することができる。
【００６７】
角度算出部６０６において、事例１と同様な方法で、増幅された回転信号ベクトルＲ’がＸ軸となす角度θ1を算出する場合、角度θ1回転後のベクトルを（Ｖｘ”，Ｖｙ”）とすると、Φ１において角度θ1は、
【００６８】
【数１０】
2010190872.tif 000012
【００６９】
を満たすので、
【００７０】
【数１１】
2010190872.tif 000013
【００７１】
となる。回転磁場がＸ軸となす角θとの誤差は、
【００７２】
【数１２】
2010190872.tif 000014
【００７３】
とできる。一方、Φ２において角度θ2は、
【００７４】
【数１３】
2010190872.tif 000015
【００７５】
とできて、角θ−９０°との誤差は、例えばＧy／Ｇxが１から数％程度のずれの場合、
【００７６】
【数１４】
2010190872.tif 000016
【００７７】
とできる。
従って、Φ１において算出される角度θ1は
【００７８】
【数１５】
2010190872.tif 000017
【００７９】
と表せ、Φ２において算出される角度θ2は
【００８０】
【数１６】
2010190872.tif 000018
【００８１】
と、表すことができる。求めたい角度θは、
【００８２】
【数１７】
2010190872.tif 000019
【００８３】
としてゲインミスマッチによる影響を相殺して求めることができる（ここで、Ω2は、角度誤差δθ、つまりΔθφ1，Δθφ2以外に座標系変換によりθ1とθ2で９０度分ずれる算出角度のずれを打ち消す補正項である）。このように、角度算出部６０６の補正演算式が、事例１と異なっている。算出された角度θ1とθ2は、それぞれレジスタに入力され、デジタル回路で所望のタイミングに補正された角度θcompを算出し出力する。尚、角度θcompを算出するために２回ＡＤ変換をしていることになるが、移動平均として出力すれば、最後の１回のＡＤ変換毎に出力できるので、出力の更新速度（スループット）は低下しない。
【００８４】
図８は、本発明の実施の形態の事例２にかかる角度検出ＡＤ変換器において、ＸＹ両軸信号増幅部ゲインミスマッチを有し、Ｘ軸信号増幅部６０４のゲインがＹ軸信号増幅部６０５のゲインよりも５％大きいと仮定したときの、本発明を利用しない場合と本発明を利用した場合の角度誤差を、回転磁場のＸ軸となす角度が０〜３６０°の範囲で計算したシミュレーション結果である。シミュレーションの条件として、１０ｂｉｔのＡＤ変換としてある。横軸を回転磁場がＸ軸となす角度θ、縦軸を理想的な算出角度との角度誤差としてある。本発明を利用しない場合（図中の本発明なし）のシミュレーション結果は、角度誤差±約１．６°であるが、本発明を利用した場合（図中の本発明あり）、±約０．３°となってゲインミスマッチによる影響を相殺していることが分かる。
【００８５】
本発明の実施の形態の事例２にかかる角度検出ＡＤ変換の方法は、座標系変換部６０３での具体的な動作が上述したように事例１と異なるだけで、図５と同様である。
【００８６】
以上のように角度算出部６０６に入力される信号にゲインミスマッチがある場合、入力信号の増幅前の回転信号ベクトルを、回転した座標系で扱った場合と回転しない座標系で扱った場合の角度算出結果から、ゲインミスマッチの影響を低減した角度を算出することができた。
【００８７】
なお、上記事例２では、一例としてＧｙ／Ｇｘが１から数％程度のずれの場合における角度算出方法を示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、Ｇｙ／Ｇｘが１から数％以上ずれる場合も同様に角度θ1とθ2に基づいて、ゲインミスマッチによる角度誤差を軽減した角度を算出することができる。
【００８８】
（事例３）オフセット及びゲインミスマッチの影響を低減する効果
以下においては、オフセット及びゲインミスマッチは、それぞれ事例１、事例２と同様に磁気センサ、信号増幅部に起因するものとする。また、以下において、事例１、事例２と重複する内容については説明を省略する。  
本発明の実施の形態の事例３に係る角度検出ＡＤ変換器を利用した回転角度センサの構成は図１と同様である。但し、座標系変換部９００と角度算出部９０３の機能が異なる。
【００８９】
本発明の実施の形態の事例３に係る座標系変換部９００は、後述の方法を使用して、磁気センサによって出力された回転信号ベクトルに対して座標系が変換されるように、回転信号ベクトルの成分の符号の変更またはＸ成分とＹ成分を交換するように配線され、回転信号ベクトルの座標系変換前の磁気センサ信号ベクトルと座標系変換後の磁気センサ信号ベクトルのＸ成分、Ｙ成分をそれぞれＸ軸信号増幅部１２２、Ｙ軸信号増幅部１２３へ出力する。
【００９０】
図９は、本発明の実施の形態の事例３に係る座標系変換部９００の構成をより詳しく説明する図である。座標系変換部９００は、座標系変換部Ａ９０１と座標系変換部Ｂ９０２とに分かれている。前半の座標系変換部Ａ９０１は、事例１の座標系変換部１２１と同じ機能をＸ軸磁気センサ１１１用とＹ軸磁気センサ１１２用に利用したものであり、座標系変換部Ｂ９０２は、事例２のものと同じ機能を有するものである。ただし、この座標系変換部９００は、異なる動作（座標系変換の動作）をする時間がΦ１、Φ２、Φ３、Φ４と事例１及び２よりも２倍に増加している。
【００９１】
座標系変換部Ａ９０１は、入力端子Ｐｘ＿１、Ｐｘ＿２、Ｐｘ＿３、Ｐｘ＿４、Ｐｙ＿１、Ｐｙ＿２、Ｐｙ＿３、Ｐｙ＿４、出力端子Ｑｐｘ、Ｑｍｘ、Ｑｐｙ、Ｑｍｙを有している。入力端子Ｐｘ＿１〜Ｐｘ＿４、Ｐｙ＿１〜Ｐｙ＿４及び出力端子Ｑｐｘ、Ｑｍｘ、Ｑｐｙ、Ｑｍｙの接続及び動作は事例１の座標系変換部１２１に対応している（図２）。ただし、座標系変換部Ａ９０１の端子間を接続するスイッチ動作は事例１と同じであるが、事例１で説明した時間Φ１、Φ２での動作が、この事例３では、時間Φ１、Φ３で行われる。出力端子Ｑｐｘ、Ｑｍｘ、Ｑｐｙ、Ｑｍｙは、それぞれ座標系変換部Ｂ９０２の端子Ｐｘ’＿２、Ｐｘ’＿４、Ｐｙ’＿２、Ｐｙ’＿４に接続されている。
【００９２】
座標系変換部Ｂ９０２は、入力端子Ｐｘ’＿２、Ｐｘ’＿４、Ｐｙ’＿２、Ｐｙ’＿４、出力端子Ｑｐｘ’、Ｑｍｘ’、Ｑｐｙ’、Ｑｍｙ’を有している。これらは事例２で説明した入力端子Ｐｘ＿２、Ｐｘ＿４、Ｐｙ＿２、Ｐｙ＿４、出力端子Ｑｐｘ、Ｑｍｘ、Ｑｐｙ、Ｑｍｙと順に対応している（図６）。座標系変換部Ｂ９０２の端子間を接続するスイッチ動作は事例２と同じであるが、事例２で説明した、時間Φ１、Φ２での動作が、この事例３では、時間Φ２、Φ４で行われる。座標系変換部９００によって座標系変換された各時間での磁気センサ信号ベクトルの成分は、入力のベクトル成分を（Ｖｘ，Ｖｙ）＝（Ｖhx＋Ｖox，Ｖhy＋Ｖoy）とすると、以下のように表せる。
Φ１：（Vhx＋Vox，Vhy＋Voy）
Φ２：（Vhy＋Voy，−(Vhx＋Vox) ）
Φ３：（−Vhx＋Vox，−Vhy＋Voy）
Φ４：（−Vhy＋Voy，−(−Vhx＋Voy) ）
【００９３】
それぞれ、座標系が０°、−９０°、−１８０°、−２７０°変換されたことに対応する。変換は、時間Φ１とΦ３の回転信号ベクトルのみに行われたもの（事例１に相当するもの）と、時間Φ２とΦ４のオフセットベクトルを含んだものに行われたもの（事例２に相当するもの）がある。これら座標系が変換された磁気センサ信号ベクトルは、各成分が各軸増幅部で増幅され、それぞれ時間Φ１〜Φ４において角度算出部９０３へ入力され、角度算出部９０３で事例１で説明したような角度検出ＡＤ変換が行われる。時間Φ１、Φ２、Φ３、Φ４で算出された角度をそれぞれθ1、θ2、θ3、θ4とすると、求めたい角度θは、
【００９４】
【数１８】
2010190872.tif 000020
【００９５】
となる（ここで、Ω3は角度誤差δθ以外に座標系変換により９０度分又は１８０度分ずれる算出角度のずれを打ち消す補正項である）。このように、角度算出部１２４の補正演算式が、事例１、２と異なっている。算出された角度θ1〜θ4は、それぞれレジスタに入力され、デジタル回路で所望のタイミングに補正された角度θcompを算出し出力する。尚、角度θcompを算出するために４回ＡＤ変換をしていることになるが、移動平均として出力すれば、最後の１回のＡＤ変換毎に出力できるので、出力の更新速度（スループット）は低下しない。
【００９６】
図１０は、本発明の実施の形態の事例３にかかる角度検出ＡＤ変換器において、ＸＹ両軸磁気センサ１１１，１１２がオフセットを有し、かつＸＹ両軸信号増幅部ゲインミスマッチを有したと仮定したときの本発明を利用しない場合と本発明を利用した場合の角度誤差を、回転磁場のＸ軸となす角度が０〜３６０°の範囲で計算したシミュレーション結果である。シミュレーションの条件として、１０ｂｉｔのＡＤ変換としてある。シミュレーションは磁気センサのオフセットを各軸ともに回転信号ベクトルの絶対値の３％、ゲインミスマッチはＸ軸ゲインがＹ軸ゲインよりも５％大きい時として行った。横軸を回転地場がＸ軸となす角度θ、縦軸を理想的な算出角度との角度誤差としてある。本発明を利用しない場合（図中の本発明なし）のシミュレーション結果は、角度誤差±約３°であるが、本発明を利用した場合（図中の本発明あり）、±約０．３°となって、オフセット及びゲインミスマッチによる影響を相殺していることが分かる。
【００９７】
図１１は、本発明の実施の形態の事例３にかかる角度検出ＡＤ変換の方法を示すフローチャートである。
【００９８】
まず、時間がΦ１、Φ２、Φ３、Φ４のいずれかを決定する（ステップ１１０２）。例えば、Φ１〜Φ４を表すクロックを回路内で発生させる。時間がΦ１のとき、ステップ１１０３に進み、時間がΦ２のとき、ステップ１１０６へ進む。時間がΦ３のとき、ステップ１１０９に進み、時間がΦ４のとき、ステップ１１１２へ進む。時間がΦ１のとき、座標系変換部９００にてΦ１でＯＮとなるスイッチを動作させて回転信号ベクトルの座標系をΦ１の座標系へ変換する（ステップ１１０３）。ＸＹ両軸の磁気センサを駆動し、磁気センサから磁気センサ信号ベクトルを出力する（ステップ１１０４）。座標系変換部９００を経て各軸信号増幅部１２２，１２３で増幅された磁気センサ信号ベクトルは角度算出部９０３へと入力され、角度算出部９０３にてＡＤ変換された角度θ1を算出する。その後、ステップ１１０２へ戻るが、算出角度θ2〜θ4が既に保持されていれば同時にステップ１１１５を行う。尚、算出された角度θ1は次のΦ１での測定によって変更されるまでレジスタに保持される（ステップ１１０５）。時間がΦ２のとき、座標系変換部９００にてΦ２でＯＮとなるスイッチを動作させて回転信号ベクトルの座標系をΦ２の座標系へ変換する（ステップ１１０６）。ＸＹ両軸の磁気センサ１１１，１１２を駆動し、磁気センサ１１１，１１２から磁気センサ信号ベクトルを出力する（ステップ１１０７）。座標系変換部９００を経て各軸信号増幅部１２２，１２３で増幅された磁気センサ信号ベクトルは角度算出部９０３へと入力され、角度算出部９０３にてＡＤ変換された角度θ2を算出する。その後、ステップ１１０２へ戻るが、算出角度θ1、θ3、θ4が既に保持されていれば同時にステップ１１１５を行う。尚、算出された角度θ2は次のΦ２での測定によって変更されるまでレジスタに保持される（ステップ１１０８）。
【００９９】
時間がΦ３のとき、座標系変換部９００にてΦ３でＯＮとなるスイッチを動作させて回転信号ベクトルの座標系をΦ３の座標系へ変換する（ステップ１１０９）。ＸＹ両軸の磁気センサ１１１，１１２を駆動し、磁気センサ１１１，１１２から磁気センサ信号ベクトルを出力する（ステップ１１１０）。座標系変換部９００を経て各軸信号増幅部１２２，１２３で増幅された磁気センサ信号ベクトルは角度算出部９０３へと入力され、角度算出部９０３にてＡＤ変換された角度θ3を算出する。その後、ステップ１１０２へ戻るが、算出角度θ1、θ2、θ4が既に保持されていれば同時にステップ１１１５を行う。尚、算出された角度θ3は次のΦ３での測定によって変更されるまでレジスタに保持される（ステップ１１１１）。時間がΦ４のとき、座標系変換部９００にてΦ４でＯＮとなるスイッチを動作させて回転信号ベクトルの座標系をΦ４の座標系へ変換する（ステップ１１１２）。ＸＹ両軸の磁気センサ１１１，１１２を駆動し、磁気センサから磁気センサ信号ベクトルを出力する（ステップ１１１３）。座標系変換部９００を経て各軸信号増幅部１２２，１２３で増幅された磁気センサ信号ベクトルは角度算出部９０３へと入力され、角度算出部９０３にてＡＤ変換された角度θ4を算出する。その後、ステップ１１０２へ戻るが、算出角度θ1〜θ3が既に保持されていれば同時にステップ１１１５を行う。尚、算出された角度θ4は次のΦ４での測定によって変更されるまでレジスタに保持される（ステップ１１１４）。レジスタに保持されている算出角度θ1〜θ4から式Ｃによって、デジタル回路で補正角度度θcompを算出し出力する（ステップ１１１５）。
【０１００】
以上のように角度算出部９０３に入力される信号にオフセット及びゲインミスマッチがある場合に、複数個のスイッチと配線を追加した簡単な回路で構成した座標系変換部９００によって、入力信号の回転信号ベクトルを回転した座標系で扱った場合と回転しない座標系で扱った場合の角度算出結果からオフセット及びゲインミスマッチの影響を低減した角度を算出することができた。
【０１０１】
本発明は、従来技術に比較して、実施の形態の事例１から事例３で説明したようにいくつかのスイッチ、配線と、そのスイッチを駆動するクロックと、算出結果を保持し演算するデジタル回路が必要になるだけという回路設計を行うものであれば容易に設計可能な回路で実現できる。しかも回路の規模はほとんど増加しない。従って、本発明によって安価で高精度な角度検出ＡＤ変換器が実現可能となった。
【符号の説明】
【０１０２】
１１０  磁気センサ部
１１１，６０１  Ｘ軸磁気センサ
１１２，６０２  Ｙ軸磁気センサ
１２０  角度検出ＡＤ変換部
１２１，６０３，９００  座標系変換部
１２２，６０４  Ｘ軸信号増幅部
１２３，６０５  Ｙ軸信号増幅部
１２４  角度算出部
９０１  座標系変換部Ａ
９０２  座標系変換部Ｂ
【図１】
2010190872.tif 000021
【図２】
2010190872.tif 000022
【図３】
2010190872.tif 000023
【図４】
2010190872.tif 000024
【図５】
2010190872.tif 000025
【図６】
2010190872.tif 000026
【図７】
2010190872.tif 000027
【図８】
2010190872.tif 000028
【図９】
2010190872.tif 000029
【図１０】
2010190872.tif 000030
【図１１】
2010190872.tif 000031
【図１２】
2010190872.tif 000032
【図１３】
2010190872.tif 000033
【図１４】
2010190872.tif 000034